负偏置温度不稳定性

负偏置温度不稳定性（）是影响金屬氧化物半導體場效電晶體可靠性的一个重要问题，它主要表现为阈值电压的偏移。也被列入半導體元件中，可靠度分析的重要指標。NBTI 效應是CMOS電路中PMOS在柵極給相對負偏壓作用下出現的一種退化現象。包含了(栅极电流（Ig）變大，阈值电压向負向移動，亚阈值擺幅降低，電導(Gm)和漏極電壓(Id)變小。而隨著元件尺寸的變小，NBTI所帶來元件特性的漂移會造成產品失效。甚至在電路表現中，PMOS所帶來NBTI的效應會比NMOS HCI熱載子注入失效還要嚴重，影響電路的壽命。

 NBTI的原理
半導體元件中，Si和SiO2的介面鍵結強度是造成NBTI好壞的主因，而Si-H鍵的不穩定，在元件操作中無論在高溫或是高電流密度下造成Si-H鍵結的斷裂，使的H元素游離，進而造成柵級電壓的漂移。NBTI效應的產生過程主要涉及正电荷的產生和钝化，即介面的陷阱電荷(dangling bond)和氧化層固定正電荷(fixed charge in oxide layer)的產生以及過產生以及擴散物質過程 (氫氣和水汽是引起NBTI的兩種主要物質)

 NBTI效應的影響

 参考文献 

Dieter K. Schroder and Jeff A. Babcock, “Negative bias temperature instability: Road to cross in deep submicron silicon semiconductor manufacturing”, Journal of applied Physics, vol. 94, pp. 1–18, July 2003.
M. Alam and S. Mahapatra, “A comprehensive model of PMOS NBTI degradation”, Microelectronics Reliability, vol. 45, no. 1, pp. 71–81, Jan. 2005.
D.K. Schroder, "Negative bias temperature instability: What do we understand?," Microelectronics Reliability, vol. 47, pp. 841–852, June 2007.

Category:半导体元件